李俊鹿

【摘要】長期以來，地質(zhì)信息的模擬與表達(dá)采用的都是剖面圖和平面圖，這種表現(xiàn)形式的實(shí)質(zhì)就是將三維空間當(dāng)中的地層、地貌和構(gòu)造以及一些其它的地質(zhì)現(xiàn)象反映到某一個(gè)平面上進(jìn)行表達(dá)。雖然該方法也能夠獲得一定的信息，但是其不足之處也是顯而易見的，即空間信息的損失與失真和制圖過程的繁雜。而三維地質(zhì)模型的提出有效克服了傳統(tǒng)方法的不足，其利用計(jì)算機(jī)與可視化技術(shù)，能夠直接從三維空間的角度來表達(dá)地質(zhì)體及地質(zhì)環(huán)境?；诖它c(diǎn)，本文首先對(duì)三維地質(zhì)建模進(jìn)行概述，并在此基礎(chǔ)上對(duì)三維地質(zhì)建模技術(shù)在地質(zhì)開發(fā)工作中的具體應(yīng)用進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】三維地質(zhì)建模技術(shù) 地質(zhì)開發(fā) 應(yīng)用

1 三維地質(zhì)建模的概述

所謂的三維地質(zhì)模型具體是指利用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中建立起一個(gè)能夠真實(shí)反映地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)和各個(gè)要素之間關(guān)系及地質(zhì)體空間物性分布等地質(zhì)特征的幾何模型。該模型能夠以真三維的形式表達(dá)出地質(zhì)構(gòu)造的真實(shí)特征、形態(tài)和三維空間物性參數(shù)的分布規(guī)律，但其也存在一定的技術(shù)難點(diǎn)，具體體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面上：其一，三維地質(zhì)建模與可視化是一項(xiàng)集諸多學(xué)科于一身的綜合性應(yīng)用技術(shù)，主要包括地質(zhì)、數(shù)學(xué)、油藏工程、計(jì)算機(jī)圖形、概率統(tǒng)計(jì)以及地球物理等等；其二，因該模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源途徑較多，故此需要對(duì)這些數(shù)據(jù)類型進(jìn)行綜合考慮，才能建立起一個(gè)被相關(guān)專家所認(rèn)可的模型。

就地質(zhì)構(gòu)造而言，其是在地球漫長的演變過程中因地殼規(guī)則或是不規(guī)則變動(dòng)而形成的一種地下形態(tài)。按照地層巖性的不同，地質(zhì)構(gòu)造又被分為多種不同的地層，而各個(gè)地層的排列次序也均不相同，一般都是按照由淺到深的次序排列，并且各個(gè)地層當(dāng)中還包含若干個(gè)地質(zhì)巖體，如礦藏、砂體、石油等等。地質(zhì)構(gòu)造的可視化需要借助原始地質(zhì)的測井和軌跡數(shù)據(jù)所提供的空間坐標(biāo)來重新構(gòu)建地質(zhì)層面結(jié)構(gòu)。然而，因?yàn)楦鱾€(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都具有自身的特點(diǎn)，因而很難有一種通用的模型或是方法能夠適用于全部場合，換言之，在實(shí)際建模過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮不同地層的特點(diǎn)，并以最為簡捷有效的方法來構(gòu)建地質(zhì)模型。

2 三維地質(zhì)建模在地質(zhì)開發(fā)工作中的具體應(yīng)用

2.1 三維地質(zhì)模型的構(gòu)建原則

在三維地質(zhì)模型構(gòu)建的過程中，三維數(shù)據(jù)模型的選擇是非常重要的環(huán)節(jié)之一，在具體選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循以下幾點(diǎn)原則：

（1）實(shí)用性原則。對(duì)于不同的用戶而言，其所需要的三維數(shù)據(jù)模型必然會(huì)有所差別，并且特定的領(lǐng)域以及處理特定的數(shù)據(jù)時(shí)，選取的數(shù)據(jù)模型也均不相同。在工程地質(zhì)中，三維數(shù)據(jù)模型的選取不僅應(yīng)當(dāng)易于快速方便地構(gòu)建地質(zhì)模型，而且還必須充分考慮到地質(zhì)工程分析的具體要求，所以三維數(shù)據(jù)模型的選取應(yīng)以實(shí)用性原則為基礎(chǔ)。

（2）節(jié)約性原則。正常情況下，三維地質(zhì)模型的對(duì)象都具有非常龐大的數(shù)據(jù)量，并且在某些處理過程當(dāng)中還會(huì)產(chǎn)生出大量的中間數(shù)據(jù)，這使得內(nèi)存顯得十分珍貴，盡管硬件發(fā)展的速度相對(duì)較快，但是在建模時(shí)也必須充分考慮數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量問題。

（3）兼容性原則。在三維地質(zhì)建模的過程中，并沒有任何一種模型能夠適應(yīng)所有的情況，并獲得滿意的結(jié)果，換言之，各種模型均具有一定的適用范圍，也都存在能夠解決和無法解決的問題，所以，模型間的轉(zhuǎn)換以及兼容性就顯得尤為重要。

（4）快速性原則。采用計(jì)算機(jī)構(gòu)建三維地質(zhì)模型時(shí)，時(shí)間效率是必須考慮的問題之一，這是因?yàn)闆]有用戶希望將處理數(shù)據(jù)的時(shí)間浪費(fèi)在漫長的等待上，為此，需要模型在結(jié)構(gòu)上可以支持一些計(jì)算速度相對(duì)較快的算法，以此來減少處理過程花費(fèi)的時(shí)間，進(jìn)而達(dá)到提高運(yùn)行效率的目的。

（5）易改性原則。當(dāng)三維地質(zhì)模型建立完成以后，一般都需要進(jìn)行定期的維護(hù)，借此來檢查模型的完整性，并在此過程中刪除一部分冗余數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，也同樣需要在數(shù)據(jù)更新上不會(huì)存在較大的困難。

2.2 三維地質(zhì)模型的具體應(yīng)用

（1）油藏形態(tài)數(shù)字化。三維地質(zhì)模型建立完成后，能夠?qū)⒌叵碌挠筒匦螒B(tài)進(jìn)行數(shù)字化，從而可以非常直觀地反映出地層的構(gòu)造形態(tài)以及斷層的走向、傾向、斷層間的關(guān)系，這有助于更好地了解地層層位之間的接觸關(guān)系。

（2）斷點(diǎn)重組。借助斷點(diǎn)數(shù)據(jù)在Petrel軟件中的三維可視化，能夠使以往抽象地按照數(shù)據(jù)分析進(jìn)行的斷點(diǎn)組合變得直觀化，這樣一來便可以大幅度降低斷點(diǎn)重組的難度，準(zhǔn)確性也隨之獲得顯著提高。從理論的角度上講，編號(hào)相同的斷點(diǎn)應(yīng)當(dāng)分布在同一個(gè)平滑的曲面上，經(jīng)過反復(fù)分析后發(fā)現(xiàn)大部分?jǐn)帱c(diǎn)都在主斷層面上，但是也有一少部分?jǐn)帱c(diǎn)與主斷層面相偏離，導(dǎo)致這種情況的原因大致有以下幾個(gè)方面：其一，去除組合不當(dāng)斷點(diǎn)。如1號(hào)井深820m位置處的斷點(diǎn)，原本歸屬于71號(hào)斷層，經(jīng)過三維地質(zhì)模型分析后，將該斷點(diǎn)確定為孤立斷點(diǎn)；其二，修改斷點(diǎn)歸屬。如2號(hào)井深1107m位置處的斷點(diǎn)，原本歸屬于724號(hào)斷層，而通過三維地質(zhì)模型分析后發(fā)現(xiàn)，三維顯示該斷點(diǎn)落在725號(hào)斷層的斷面上，經(jīng)核實(shí)后將該斷點(diǎn)更改為725號(hào)斷層。

（3）借助三維地質(zhì)模型生成地質(zhì)圖幅。按照已經(jīng)建立好的三維地質(zhì)模型，能夠生成研究區(qū)域的平面圖，然后在map windows中選擇數(shù)據(jù)窗口內(nèi)的井位、全部斷層模型及相應(yīng)層位，便可以完成井位圖和地質(zhì)構(gòu)造平面圖的繪制，同時(shí)還能夠在setting中對(duì)現(xiàn)實(shí)出來的效果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，這樣便能夠任意選擇構(gòu)造線的間隔深度。

（4）在地震橫向預(yù)測中的應(yīng)用。通常情況下，在某些三維地震資料較為完好的油田當(dāng)中，能夠把密井網(wǎng)約束下的三維地震反演結(jié)果作為背景數(shù)據(jù)，然后利用協(xié)克里金法進(jìn)行建模，在建模過程中，井點(diǎn)的數(shù)據(jù)仍可作為硬控制，這有助于確保過點(diǎn)性，而三維地震反演結(jié)果則可作為軟控制，雖然井間具體的儲(chǔ)層參數(shù)并不一定與之相等，但是儲(chǔ)層的非均質(zhì)特征卻能夠獲得體現(xiàn)。

（5）在小井距井網(wǎng)中的應(yīng)用。由于三維地質(zhì)建模技術(shù)基于的是地層骨架，并以沉積單元作為單位來進(jìn)行構(gòu)建的。為此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)按照地層骨架模型中各個(gè)沉積單元的規(guī)模及其形成原因，將地質(zhì)知識(shí)庫中相應(yīng)的參數(shù)場在變異系數(shù)、夾層以及尺寸等方面加以適當(dāng)調(diào)整，然后填入各個(gè)網(wǎng)塊當(dāng)中。目前，較為成熟的做法是在構(gòu)建某一個(gè)地區(qū)的三維地質(zhì)模型前，先找出另一個(gè)與之沉積特征極為近似的小井距資料作為背景資料，并從中分析出至少兩個(gè)分形指數(shù)，并在建模區(qū)域內(nèi)井間內(nèi)插所得的參數(shù)分布的基礎(chǔ)之上，借助分形幾何級(jí)數(shù)得出三維物性模型，以此來滿足井間控制。

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